许多组成我们基因组的DNA都能够追溯到转座元件/跳跃基因，在哺乳动物体内闲置着大量的这种元件。Johns Hopkins大学的研究人员在蝙蝠体内发现了一种新跳跃基因，是首个在哺乳动物中依然具有活性的剪切-粘贴式跳跃基因。这一发现发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志的网站上，不仅为人们提供了研究进化的新方法，也将有助于开发基因治疗的新工具。
“从细菌到人类，实际上自然界中的转座元件几乎无处不在，” Johns Hopkins大学医学院分子生物学和遗传学系的Nancy Craig教授说。“它们常常被看作是寄生虫，不需要为宿主贡献什么就可以复制自身并一代一代地传承下去。不过，其实它们也具有很重要的作用，可以通过给基因组增加可变性来促进生物适应环境和进化。”
跳跃基因能够在基因组各处移动，有时甚至会插入到其他基因中。有些跳跃基因复制自身并将拷贝插入基因组新位点，HIV等逆转录病毒就由这类跳跃基因组成，能够劫持宿主细胞以产生更多病毒颗粒。另一类跳跃基因被称为剪切-粘贴型，它们不进行拷贝，而是将自己从基因组中剪切出来再跳跃到另一位置。Craig解释道，在哺乳动物基因组中，大多数跳跃基因都是复制-粘贴型，而且大多都已经无法再移动成为了“化石”。尽管目前人们已在哺乳动物中发现了一些残存的剪切-粘贴型跳跃基因，但它们全都是不活跃的。
研究人员是在研究piggyBac基因时得到这一发现的，piggyBac来自昆虫是一种活跃的剪切-粘贴型跳跃基因。这一基因能够通过一种病毒从一个宿主转移到另一个宿主。研究人员在包括蝙蝠在内的许多物种中寻找类似piggyBac的DNA序列，他们发现蝙蝠基因组存在一种类似piggyBac的序列，而且并未积累太多突变而失活。研究显示，蝙蝠基因组中到处分布着几乎相同的该序列拷贝，意味着这一序列最近还在跳跃，Craig将其命名为piggyBat。研究人员发现，piggyBat可以在蝙蝠细胞、其他哺乳动物细胞和酵母中移动，说明它的确是仍然活跃着的DNA元件。
许多生物都进化出能减少跳跃基因移动的系统，Craig介绍道。这样的系统是免疫的一部分，保护哺乳动物抵御逆转录病毒，并规避跳跃基因干扰重要基因带来的风险。
随着时间推移，这样的保护性系统使绝大多数哺乳动物体内的跳跃基因失活。而这项研究中蝙蝠的跳跃基因是一个例外，鉴于蝙蝠特别容易受到病毒感染，研究人员认为抵御危险遗传元件的系统在蝙蝠体内还未发展完全。他们指出piggyBat有助于研究哺乳动物体内活跃性跳跃基因的调控机制。
这项研究不仅发现了新型的跳跃基因，也帮助人们进一步了解了相应的保护性系统。研究人员希望能够最终利用跳跃基因运送能够治疗疾病的基因，实现更有靶向性、更安全有效的基因治疗。(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1073/pnas.1217548110
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Functional characterization of piggyBat from the bat Myotis lucifugus unveils an active mammalian DNA transposon
Rupak Mitraa,b,1,2, Xianghong Lia,b,1, Aurélie Kapustac, David Mayhewd, Robi D. Mitrad, Cédric Feschottec, and Nancy L. Craiga,b,3
A revelation of the genomic age has been the contributions of the mobile DNA segments called transposable elements to chromosome structure, function, and evolution in virtually all organisms. Substantial fractions of vertebrate genomes derive from transposable elements, being dominated by retroelements that move via RNA intermediates. Although many of these elements have been inactivated by mutation, several active retroelements remain. Vertebrate genomes also contain substantial quantities and a high diversity of cut-and-paste DNA transposons, but no active representative of this class has been identified in mammals. Here we show that a cut-and-paste element called piggyBat, which has recently invaded the genome of the little brown bat (Myotis lucifugus) and is a member of the piggyBac superfamily, is active in its native form in transposition assays in bat and human cultured cells, as well as in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Our study suggests that some DNA transposons are still actively shaping some mammalian genomes and reveals an unprecedented opportunity to study the mechanism, regulation, and genomic impact of cut-and-paste transposition in a natural mammalian host.
